CN102463001A - 一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法，属于饮用水净化处理技术领域。本发明的滤芯由超高分子量的聚氯乙烯、粘土、铝-锰-镁混合粉、D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂、4-4-二磺酰肼二苯醚、环氧硅胶树脂混合烧制而成；具体包括以下步骤：按比例称取各原料并混合搅拌均匀，置入蜂窝状的模具中压制，在250～350℃高温下烧结200～300分钟后成型，晾至冷却脱模，即成为具有多孔蜂窝状结构滤芯。本发明结构滤芯无毒无害、达到使用寿命后即可丢弃，在自然界中可以降解，克服了以往高分子材料等非环保型材料的弊端，在净化饮用水的同时也有效防止对环境造成二次污染；使用方便、成本低，适合家庭终端饮用水处理。

Description

一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法，属于饮用水净化处理技术领域。

背景技术

硫酸盐是由硫酸根离子（SO₄ ^2-）与其他金属离子组成的化合物，都是电解质，且大多数溶于水。天然水中硫酸盐浓度差别甚大，可由几毫克每升至几千毫克每升。硫酸盐经常存在于饮用水中，其主要来源是地层矿物质的硫酸盐，多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在；石膏、其它硫酸盐沉积物的溶解；海水入侵，亚硫酸盐和硫代硫酸盐等在充分曝气的地面水中氧化，以及生活污水、化肥、含硫地热水、矿山废水、制革、纸张制造中使用硫酸盐或硫酸的工业废水等都可以使饮用水中硫酸盐含量增高。另外降雨也是水中硫酸盐的来源之一。

在大量摄入硫酸盐后出现的最主要生理反映是腹泻、脱水和胃肠道紊乱。饮用水中硫酸盐浓度过高，易使锅炉和热水器结垢，产生不良的水味。当硫酸盐浓度为300-400mg/L时，多数饮用者开始察觉有味。在有镁离子或钠离子存在时，硫酸盐超过250mg／L时有轻泻作用。根据饮用者味觉的敏感度，味觉阈为300～1000mg／L。基于味觉的考虑，饮水中硫酸盐控制浓度为250mg/L。环境中有许多金属离子，可以与硫酸根结合成稳定的硫酸盐。此外，大气中硫酸盐形成的气溶胶对材料有腐蚀破坏作用，危害动植物健康,而且可以起催化作用，加重硫酸雾毒性；随降水到达地面以后，破坏土壤结构，降低土壤肥力，对水系统也有不利影响。

为消除或减少硫酸盐污染水对人们身体造成的伤害，现有技术中已经公开了多种去除水中硫酸盐的方法，例如，好氧生物处理法、厌氧生物处理法、酵母菌处理法等。其中，好氧生物流化床等好氧工艺需消耗大量电能，运行费用较高；沉淀—厌氧法中药剂投加量大而不够经济，且产生大量污泥需要进一步处理；扩散渗析—厌氧法处理过程中，容易堵塞离子交换膜，且清洗较麻烦。

在上述方法中，多数方法需耗费较多的电能或者使用的装置复杂，因此，造成使用不便和运行成本过高，其它一些成本较低的处理方法对硫酸盐的处理效果又不理想。以上传统的硫酸盐废水处理方法主要应用于工业废水，因此，如何解决饮用水中硫酸盐，仍然是很亟待解决的问题。针对以上技术不足，本发明提供了一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法，本发明结构滤芯无毒无害、在自然界中可以降解，克服了以往高分子材料等非环保型材料的弊端，在净化饮用水的同时也有效防止对环境造成二次污染，非常适用于家庭终端饮用水处理。

发明内容

本发明目的克服现有技术不足，提供一种使用方便、无二次污染、高效率的结构滤芯及其制备方法，适合家庭终端饮用水处理。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯，其由包括以下占总量百分比的原料制备而成：

1200～1300万分子量的聚氯乙烯21%～29%

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂5%～10%

铝-锰-镁混合粉1%～5%                  115目的粘土40%～70%

4-4-二磺酰肼二苯醚5%～10%          环氧硅胶树脂1%～3%

优选，一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯，其由包括以下占总量百分比的原料制备而成：

1200～1300万分子量的聚氯乙烯21%～29%

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂5%～8%

铝-锰-镁混合粉1%～3%                  115目的粘土40%～60%

4-4-二磺酰肼二苯醚5%～8%           环氧硅胶树脂1%～2%

更优选，一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯，其由包括以下占总量百分比的原料制备而成：

1200～1300万分子量的聚氯乙烯21%

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂8%

铝-锰-镁混合粉2%                  115目的粘土60%

4-4-二磺酰肼二苯醚7%           环氧硅胶树脂2%

所述的聚氯乙烯具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力等特性，起到粘结和形成过滤介质，骨架、孔隙的作用，其目数为100～500目。

本发明一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法，其包括以下步骤：

按比例称取各原料并混合搅拌均匀，置入蜂窝状的模具中压制，在250～350℃高温下烧结200～300分钟后成型，晾至冷却脱模，即成为具有多孔蜂窝状结构滤芯。使用时，把本发明裸结构滤芯用无纺布包裹后，放置于不锈钢或塑料壳体以及其他任何相应尺寸的载体内即可。

本发明的有益效果：

1.本发明中所有原料包括高分子量的聚氯乙烯、粘土、铝-锰-镁混合粉、D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂、4-4-二磺酰肼二苯醚、环氧硅胶树脂均为无毒无害，与环境友好的矿物质材料，制成的结构滤芯达到使用寿命后即可丢弃，在自然界中可以降解，克服了以往高分子材料等非环保型材料的弊端，在净化饮用水的同时也有效地防止对环境造成二次污染。

2.本发明6种原料组分产生协同效应，使过滤、吸附和离子交换等性能显著增强，不但可以去除以电离状态存在于原水中的钙、镁元素，还可以吸附水中的胶态物质以及附着于这些胶态物质的钙、镁元素，以及硫酸钙、硫酸镁等微小颗粒，使得使用效果更好。

3.本发明提供的结构滤芯使用方便、成本低，适合家庭终端饮用水处理。

具体实施方式

实例1

按质量百分比计：

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂5%

聚氯乙烯25%            铝-锰-镁混合粉3%

115目的粘土60%       4-4-二磺酰肼二苯醚5%      环氧硅胶树脂2%

其制备方法如下：

按比例称取各原料并混合搅拌均匀，置入蜂窝状的模具中压制，在350℃高温下烧结300分钟后成型，晾至冷却脱模，即成为具有多孔蜂窝状结构滤芯。

实例2

按质量百分比计：

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂8%

聚氯乙烯22%            铝-锰-镁混合粉2%

115目的粘土60%       4-4-二磺酰肼二苯醚6%      环氧硅胶树脂2%

其制备方法如下：

按比例称取各原料并混合搅拌均匀，置入蜂窝状的模具中压制，在320℃高温下烧结280分钟后成型，晾至冷却脱模，即成为具有多孔蜂窝状结构滤芯。

实例3

按质量百分比计：

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂8%

聚氯乙烯28%            铝-锰-镁混合粉2%

115目的粘土52%       4-4-二磺酰肼二苯醚8%      环氧硅胶树脂2%

其制备方法如下：

按比例称取各原料并混合搅拌均匀，置入蜂窝状的模具中压制，在300℃高温下烧结250分钟后成型，晾至冷却脱模，即成为具有多孔蜂窝状结构滤芯。

实例4

按质量百分比计：

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂8%

聚氯乙烯21%            铝-锰-镁混合粉2%

115目的粘土60%       4-4-二磺酰肼二苯醚7%      环氧硅胶树脂2%

其制备方法如下：

按比例称取各原料并混合搅拌均匀，置入蜂窝状的模具中压制，在280℃高温下烧结230分钟后成型，晾至冷却脱模，即成为具有多孔蜂窝状结构滤芯。

实例5

按质量百分比计：

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂7%

聚氯乙烯23%            铝-锰-镁混合粉5%

115目的粘土55%       4-4-二磺酰肼二苯醚8%      环氧硅胶树脂2%

其制备方法如下：

按比例称取各原料并混合搅拌均匀，置入蜂窝状的模具中压制，在260℃高温下烧结200分钟后成型，晾至冷却脱模，即成为具有多孔蜂窝状结构滤芯。

实例6

取实例1～5所得的多微孔的蜂窝状的结构滤芯1，2，3，4，5外包两层无纺布，在外层包裹上聚丙烯多孔网，放置于不锈钢或塑料壳体内，用于处理饮用水，经检测该滤芯对饮用水中硫酸盐的去除效果好，非常适合家庭终端饮用水处理的需要，处理结果如下表所示：

下表使用滤芯处理前后的饮用水 (测试方法采用GB/T 5750－2006  单位：mg/L)

测试项目使用滤芯	处理前的硫酸盐含量	处理后的硫酸盐含量
			滤芯1	411.0	75.65
滤芯2	411.0	58.30
			滤芯3	411.0	45.79
滤芯4	411.0	98.25
			滤芯5	411.0	65.15

从上表可以看出，利用本发明的滤芯处理饮用水后，饮用水中的硫酸盐远低于饮用水标准限值250 mg/L，说明采用本发明结构滤芯进行去除饮用水中的硫酸盐取得了很好的效果。

Claims (4)

1.一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法，其特征在于各原料的质量百分比分别为：

1200～1300万分子量的聚氯乙烯21%～29%

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂5%～10%

铝-锰-镁混合粉1%～5%                 115目的粘土40%～70%

4-4-二磺酰肼二苯醚5%～10%          环氧硅胶树脂1%～3%。

2.根据权利要求1所述的一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法，其特征在于各原料的质量百分比分别为：

1200～1300万分子量的聚氯乙烯21%～29%

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂5%～8%

铝-锰-镁混合粉1%～3%                 115目的粘土40%～60%

4-4-二磺酰肼二苯醚5%～8%           环氧硅胶树脂1%～2%。

3.根据权利要求2所述的一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法，其特征在于各原料的质量百分比分别为：

1200～1300万分子量的聚氯乙烯21%

D301大孔弱碱性苯乙烯系I型阴离子交换树脂8%

铝-锰-镁混合粉2%                 115目的粘土60%

4-4-二磺酰肼二苯醚7%           环氧硅胶树脂2%。

4.根据权利要求1所述的一种去除饮用水中硫酸盐的结构滤芯及其制备方法，其特征在于, 其制备方法为：按比例称取各原料并混合搅拌均匀，置入蜂窝状的模具中压制，在250～350℃高温下烧结200～300分钟后成型，晾至冷却脱模，即成为具有多孔蜂窝状结构滤芯。